Тема 3.2: Загальні відомості про передачі.
План
1. Призначення передач у машинах. Класифікація передач. Принцип роботи основних типів передач.
2. Основні кінематичні і силові співвідношення механічних передач.
1. Призначення передач у машинах. Класифікація передач. Принцип роботи основних типів передач.
Для приведення в рух робочих машин потрібна механічна енергія. Цю енергію від двигуна звичайно передає робочій машині обертовий вал. Слід зазначити, що обертальний рух дуже поширений у техніці. Механізми, які перетворюють обертальний рух у поступальний і в різні види складного руху, порівняно прості за конструкцією і мають відносно високий ККД. Проте безпосереднє з'єднання вала двигуна з валом робочої машини не завжди можливе і доцільне, тому між ними встановлюють проміжні пристрої, які називають передачами.
Призначення передач. Передачі встановлюють у таких випадках:
1) якщо швидкості валів робочої машини і двигуна не збігаються;
2) якщо треба періодично змінювати швидкість робочої машини при сталій швидкості двигуна;
3) якщо треба перетворити обертальний рух вала двигуна в зворотно-поступальний або інший рух робочого органа машини;
4) якщо безпосереднє з'єднання валів двигуна і робочої машини неможливе з міркувань безпеки, зручності обслуговування або з якихось інших причин.
Отже, під передачами розуміють пристрої, які дають змогу передавати енергію від двигуна до робочих органів машини, як правило, перетворенням обертаючих моментів, швидкостей, а іноді і характеру руху.
За способом передачі енергії механічні передачі поділяються на два класи:
- передача енергії тертям:
пасові (рис.2.1, а),
фрикційні(рис.2.1, б, в));
- передача енергії зачепленням:
ланцюгові (рис.2.2, а),
зубчасті (рис.2.2, б, в),
черв’ячні (рис.2.2, г)).
Рис.2.1. Схеми передач енергії тертям
Рис.2.2. Схеми
передач енергії зачепленням
За конструктивними особливостями механічні передачі поділяються на два класи:
- передачі гнучким зв’язком:
пасові (рис.2.3, а),
ланцюгові (рис.2.3, б);
- передачі з безпосереднім дотиканням:
фрикційні (рис.2.4, а, б),
зубчасті (рис.2.4, в, г),
черв’ячні (рис.2.4, д).
Рис.2.3. Схеми передач гнучким зв’язком
Рис.2.4. Схеми
передач з безпосереднім дотиканням
За взаємним розміщенням осей валів:
- із паралельними осями валів (пряма і перехресна пасові, ланцюгові, циліндричні і клинчасті фрикційні, зубчасті циліндричні);
- із валами, осі яких перетинаються (конічні фрикційні, зубчасті конічні);
- із валами, осі яких перехрещуються (напівперехресні пасові, гвинтові, черв’ячні).
2. Основні кінематичні і силові співвідношення механічних передач.
Усі параметри механічної передачі, що належать до ведучої ланки будемо позначати індексом 1, а до веденої ланки – відповідно індексом 2. Під ведучою або веденою ланкою будемо розуміти вал, зубчасте колесо, шків, зірочку тощо.
Переважно ведучі ланки або елементи мають більшу швидкість, а ведені – меншу. Тому перші інколи називають швидкохідними, а другі – тихохідними ланками.
Основний кінематичний параметр механічної передачі – передаточне число, яке є відношенням кутової швидкості ω1 ведучої ланки до кутової швидкості ω2 веденої ланки передачі.
U = ω1/ ω2 (2.1)
Рис.2.5.
Енергетичними параметрами механічної передачі є передавані потужності на ведучій ланці P1 і на веденій ланці P2, а також коефіцієнт корисної дії (ККД) ?, що визначається за співвідношенням
η = P2/P1. (2.2)
ККД характеризує ступінь досконалості механічної передачі і за ним можна оцінити втрати потужності ∆P у передачі:
∆P = P1–P2 = P1(I–η). (2.3)
Параметри ω1 і ω2, а також P1 і P2 є мінімально потрібними для розрахунку будь–якої механічної передачі.
Передавані потужності, Вт, та кутові швидкості, рад/с, визначають обертові моменти, Hм, на валах передачі:
- на ведучому валу
T1 = P1/ω1 (2.4)
- на веденому валу
T2 = P2/ω2 (2.5)
Співвідношення між обертовими моментами на валах механічної передачі можна встановити за виразами (2.4) та (2.5) і записати у такому вигляді:
T2/T1 = U·η або T2 = T1·U·η (2.6)
Інколи швидкості обертання ланок механічної передачі задаються у вигляді частоти обертання n, хв–1. Зв'язок між кутовою швидкістю ω, рад/с, та частотою обертання n, хв–1, виражається співвідношенням ω = π·n/30.
У розрахунках механічних передач зустрічаються такі параметри, як колова швидкість та колова сила. Колова швидкість v – це лінійна швидкість точок обертової ланки передачі, розміщених на відстані d1/2 або d2/2 від осі обертання (рис. 2.5):
v = v1= v2 = ω1·d1/2 = ω2·d2/2. (2.7)
Колова сила Ft – це сила, що діє на ланку передачі, спричинюючи її обертання або створюючи опір обертанню, і напрямлена по дотичній до траєкторії (кола) руху точки її прикладання:
Ft = Ft1 = Ft2 = 2T1/ d1 = 2T2/d2 (2.8)
Потужність, кВт, що затрачається на рух ланки передачі із швидкістю v, м/с, у напрямі, протилежному дії на ланку зовнішньої сили F, H, визначають за формулою
P = F·v/103 (2.9)
У приводах машин можуть застосовуватись кілька послідовно розміщених механічних передач.
У цьому разі загальне передаточне число u приводу та його ккд визначаються за наведеними нижче формулами:
- загальне передаточне число приводу Uзаг = U1·U2·…ּUп (2.10)
Отже, загальне передаточне число приводу, що складається з кількох механічних передач, дорівнює добутку передаточних чисел його складових передач.
- ККД всього приводного механізму η = η1·η2...ηn (2.11)
Тобто, ККД приводу, що складається з кількох механічних передач, дорівнює добутку ККД всіх його складових передач.
Запитання для самоконтролю:
1. На які класи поділяються механічні передачі за конструктивними особливостями ?
2. На які класи поділяються механічні передачі за взаємним розміщенням осей валів ?
3. Назвіть основний кінематичний параметр механічної передачі.
4. Яка сила називається коловою ?
5. За якими виразами визначаються обертові моменти ?
7. Що називається ККД і як він визначається ?